植物多酚的功效及其作用机理综述
2021-11-27徐雨生廖川江蒋智林
徐雨生 ,廖川江 ,申 科 ,蒋智林 ,3
1.湖南农业大学,湖南 长沙 410128;2.普洱学院 农林学院,云南 普洱 665000;3.复旦大学 中西医结合研究院传统药物比较研究所,上海 200040;4.大理大学 云南省昆虫生物医药研发重点实验室,药用特种昆虫开发国家地方联合工程研究中心,云南 大理 671000
多酚是植物的次生代谢物中最主要的一类化学衍生物[1-2],来源于不同种类植物的多酚,其组成和化学含量也存在一定的差异,主要由酚酸、黄酮、单宁等活性化学成分共同组成,以多羟基酚类的结构为常见的活性化学结构特征[3-4]。近年来,多酚越来越受到科研人员与消费者的关注。科研人员发现,多酚具有广泛的作用和功效:除了现代医学文献中所记载的最常见的抗氧化、抗炎等作用外,还有抑制多种病毒和有害细菌的繁殖、抗癌、预防及辅助治疗各种心血管疾病等的作用[2];将多酚同其他特定物质结合,在抗氧化、细菌、病毒及肿瘤等方面存在协同作用[5-7]。国际上探究酚类化合物效用的实验性文献越来越多,但对其进行系统性概括和分析的文献较少。本文综述了近几年有关多酚类化合物的功效和作用机制的报道,为研究者给予一定的参阅价值。
1 多酚在工业中的作用
在多酚类化合物中添加适量的弱酸性物质,例如常见的柠檬酸、乙酸等,可以使多酚的抗氧化效果大大提高,主要是因为柠檬酸、乙酸等酸性物质可以保护酚类中的酚羟基,从而增强了其与可诱导氧化的金属离子的螯合作用[8]。多酚和维生素C(VC)分子共同作用时,VC 分子可以通过直接捕获脂质过氧化自由基,从而达到抑制脂质过氧化反应的主要目的。由于多酚类物质能有效去除紫外线辐射诱发黑色素造成的自由基,因而常被人们用作化妆品的皮肤调理剂、增白剂。因为多酚化合物对吸附在头发、头皮组织中的多种蛋白质、角蛋白等成分具有极大的化学亲和性和良好的凝固性,从而使多酚广泛应用于美发以及护发等抗氧化产品中。何国荣研究发现,多酚能有效的吸附甲醛,降低其在实木家具以及涂层材料中的含量[9-10]。由此可见,多酚已经在人们的日常生活中逐渐占据一席之地,在日用化妆品、家具行业、造纸化工行业等领域都有着重要的作用。
2 多酚在食品生产中的作用
为了有效延长食用油脂、火腿、巧克力等食品的食用期,生产者常常在其中喷洒或添加适量的多酚类化合物,能够有效地防止和减少制品中不饱和脂肪酸的产生和降解;蔬菜果农为了蔬果的有效保鲜和维持其色泽稳定,常常在其中喷洒适量的含有多酚类化合物的水溶液,可以起到防止或延缓天然蔬菜色素(例如胡萝卜素、叶绿素等)在被可见光氧化后的褪色、腐败和变味;在国内,已经大量生产销售且市场反响较好的产品,如同仁堂牌原花青素葡萄籽提取物原花青素软胶囊、碧优缇牌原花青素葡萄籽美容养颜软胶囊以及乐家老铺牌原花青素葡萄籽软胶囊等著名的保健品[11-12]。其主要机制总结为以下三个方面:(1)降低食品体系及周围的氧含量,即多酚本身就极易氧化,因此在有氧化食品因素存在时,如光照、氧气、加热等,其先于食品与氧化因素作用,避免了食品被氧化;(2)自由基清除剂。可以与氧化过程的中间产物结合,从而使氧化反应无法发生;(3)阻止或减弱氧化酶类的活动,例如超氧化物歧化酶对超氧化物的自由基的清除[13-14]。
3 多酚在现代医药中的重要作用
3.1 抗氧化
陈亚萍等人[15]研究发现,多酚类化合物可以显著提高大鼠的过氧化氢酶(Catasase,CAT)和超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)的活性,进而改善心脏功能。林文彬等人[16]的研究结果显示,多酚类有机化合物的作用机制主要是有效的提高心血管内皮细胞的抗氧化功能和关键酶的活力。甘宁等人[17]研究发现,多酚类有机化合物的应用可以使大鼠活性氧(Reactive oxygen species,ROS)的含量显著地降低,对于骨质疏松大鼠有显著的改善疗效。
3.2 抑菌、抗腹泻
张浩等人研究发现,植物水提得到的多酚可以抑制食品发酵产生的菌类(致病菌、腐败菌等)代谢,且效果随发酵时间的延长而增强[18-19]。曾婷玉等人[20]研究结果显示,多酚对肠道具有明显的保护作用:维持大肠杆菌、乳杆菌、肠道肠球菌的数量平衡。余智勇[21]研究发现,多酚可以促进小鼠的肠蠕动,抑制番泻叶导致的腹泻,具有很好的治疗胃肠道紊乱和调节胃肠道平衡的作用。
3.3 协同的抗辐射
辐射,存在于人体周围环境,严重危害环境和人体健康。过度的辐射可以直接使得机体细胞产生大量的各种内源性自由基,引起整个人体的新陈代谢紊乱,导致染色体功能损伤、类神经衰弱、加速衰老等一系列问题[22-24]。因此,如何解决或减轻辐射造成的影响越来越受到人们的重视。白海娜、张乃珣等人[25-26]就辐射问题展开研究,利用葡萄籽、黑木耳及红松球果的提取物多酚的协同作用,显著降低了辐射引起的小鼠多种组织细胞损伤。在葡萄籽与黑木耳中得到的多酚的协同作用下,可以有效地减少由辐射导致的脾组织损伤,其主要机制是抑制了氧化产物的产生和脾细胞的凋亡,增加了小鼠脾细胞的数量和抗氧化酶的活性;在酸性黑木耳与红松球果多酚协同作用下,在保留了维生素C 和维生素E的含量和活性的同时,降低了小鼠体内自由基数量,且药理效应随着多酚含量增加愈为明显。协同抗辐射作用机制主要概括为两个方面:一是其与特定物质协同作用时能有效地减少氧化自由基的含量,改善辐射引起的多种病理特征;二是在结构或官能团上,多酚与协同物质有很多相同或相似之处,从而达到协同增效抗辐射作用[27]。
3.4 协同抗癌
癌症是目前人类面临的一大难题,如何防癌抗癌是当今关注的焦点。Marion Man-Ying Chan 等人研究[28]发现,在槲皮素、白藜芦醇、乙醇和葡萄多酚协同作用下,可以显著的抑制一氧化氮合酶(Inductible Nitric Oxide Synthase,iNOS),对人类健康起着重要保护作用。谈宁芝等人[29]通过体外实验发现:灵芝胶囊(RM)和Tegeen(茶多酚含量>98%)能够极大地减少人乳腺癌细胞MDA-MB-31 的数量,证明它们在抑制癌细胞增殖分化等方面具有显著的协同作用。通过大量数据结果归纳出协同抗癌的机理主要为:去除游离基和致癌因子、调节体内酶活性以及保护DNA 等[30]。
3.5 协同作用保护心脑血管健康
从葡萄籽中分离出来的多酚类有机化合物与血液中锌、镉等共同作用,能有效地避免冠状动脉中由血管和弹性组织发生氧化,避免血管变硬引起的多发性心脑血管疾病和动脉硬化的发生[14]。临床研究结果表明:其协同作用机制主要体现在葡萄籽中多酚类化合物与锌、镉等共同的作用,能有效地降低低密度脂蛋白和血清中的胆固醇,抑制动脉血栓的形成。徐贵发等[31]研究表明:多酚类化合物能有效的降低胆固醇、血清甘油三酯、丙二醛浓度,治疗动脉粥样硬化和动脉粥样硬化初期病症,对心血管疾病患者有着很好的保护效用[32]。
3.6 协同降血糖
迄今,90%以上糖尿病病患为Ⅱ型糖尿病患者。目前世界已有多种药物和方法降低血糖:口服型药物、胰岛素等,但是其产生的副作用也很明显。如严重时,会损伤该病患者的肾脏和肝脏,引发严重的抗乳酸药物中毒和严重的低血糖等[33]。因此,研发一种不良反应较小的新型降血糖制剂迫在眉睫。目前只有少许文章表明,从天然产物中筛选出的植物多酚在与其他物质协同作用下具有降血糖的功效[34],即使如此,其依然是研究人员注目的热点。李星亚等[35]证明了多酚类化合物与多糖以一定比例混合后,可以显著改善患有糖尿病的SD 大鼠症状。王林戈等人[36]研究表明,合理利用多酚类化合物与多糖的配比混合,可以很大提升啮齿类动物MIN6 细胞内胰岛素的分泌。也有报告证实[37],酚类与其他特定物质相互作用下,能够合理地抑止糖尿病关键酶的活性,从而明显的降低病患血糖水平。
3.7 协同抗炎
炎症是一种在机体受到损伤时做出的保护防御反应,但是过多的炎症会给机体带来过度的负荷,从而引起多种病症。目前,相比较多酚抗炎的研究报道来说,多酚协同抗炎的报告还是较少。张波等[38]的研究显示,在多酚类的化合物中,槲皮素对抗炎的效果最佳,当5-咖啡酰奎宁酸、槲皮素、(+)-咖啡酰儿茶素三种物质相互协同的作用时,可以显著地抑制细菌产生脂多糖(Lipopolysaccharides,LP),且呈现一定的量效关系。其机制主要为多酚类物质通过应激反应,促进机体活性氧簇的释放与花生四烯酸的代谢,减少化学介质和吞噬细胞的数量,从而发挥有效的抗炎作用[39]。
3.8 雌激素样作用
据报道,石榴中的多酚可以有效的预防和治疗人类更年期综合征及其后遗症[40]。多酚通过与雌醇相互竞争,结合成为雌激素特异性的受体,或同雌激素特异性受体相互结合,起到雌激素样效应,在此两种胆固醇模式的共同作用下,可以达到有效维持和调节人体机能和抗雌激素紊乱的目的[41]。
4 展望
由于植物多酚广泛存在,且与人类的健康密切相关,故科研人员对其的热衷程度与日俱增。当今科研工作者对多酚的研究主要体现在以下六个方面:多酚的有效提取方式、多酚的分布特征、植物中多酚的种类、多酚的功效、加强多酚的生物利用度及探究多酚含量的影响因素。科研人员在科学探索中一步步的发现和解决问题,同时也是发现科学问题的一个过程。现在人们对多酚功能的探究已经非常成熟,但了解其在发生作用的生物代谢过程及如何提高生物利用度,是研究人员当下难以克服的问题。基于植物多酚的广谱作用和疗效,可进一步优化对植物多酚的分离提取和纯化工艺,了解更多的植物多酚来源和种类,更加深入的探究植物多酚预防和治疗各类疾病的作用机制,从而最大化的发挥和利用多酚的功能和价值,达到产业化生产,避免对资源的严重浪费。